东海大桥非通航孔船舶碰撞风险量化分析与管理对策
时间：2020-12-16 16:01:20 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
DOI：10.13340/j.jsmu.2017.03.007
文章编号：1672-9498（2017）03003605
摘要：为更好地揭示东海大桥非通航孔所面临的船舶碰撞风险，采用空间有限元分析和截面能力计算对非通航孔桥墩的防碰撞能力进行计算，结果显示：东海大桥非通航孔桥墩只能抵抗小于500 t的驳船在漂移情况下速度不大于2 m/s的撞击，600 t的驳船以最低设计航速（2 m/s）的撞击能使桥梁结构失效，故桥梁结构难以抵抗600 t以上驳船的撞击。研究结果表明：东海大桥非通航孔船舶碰撞风险量化计算可以更加精确直观地表现东海大桥非通航孔的防船舶碰撞能力。
关键词：
非通航孔； 大桥防船舶碰撞； 风险评估； 安全管理
中图分类号： U698.6； U44
文献标志码： A
Abstract：
In order to reveal the risk of ship collision in the nonnavigable holes of Donghai Bridge， the anticollision capability of nonnavigable piers is calculated by the finite element analysis and the section capacity calculation. The results show that， the Donghai Bridge nonnavigable piers can only withstand the impact of less than 500 t of barges in the case of drift with the speed of no more than 2 m/s， and the impact of 600 t of barges at the minimum design speed （2 m/s） can cause the bridge structure failure. The bridge structure is difficult to resist the impact of more than 600 t of barges. The results show that the quantitative calculation of the collision risk of the nonnavigable holes of Donghai Bridge can provide more accurate and intuitive representation of the antiship collision capability of the nonnavigable holes of Donghai Bridge.
Key words：
nonnavigable hole； bridge antiship collision； risk assessment； safety management
0引言
东海大桥是洋山深水港区唯一的陆上运输通道，也是港区水、电和通信管线的走廊，其结构安全和交通畅通关系到洋山深水港的运营安全和上海国际航运中心建设。东海大桥全长32.5 km，宽31.5 m，可抗12级台风、7级地震，设计基准期为100 a。[1]
东海大桥附近水域潮水急、风浪大、船舶密集、水下光缆密布，加之近年来东海大桥两侧兴建了风电工程，使得大桥附近水域通航环境更加复杂。一旦出现船舶失控、船舶违章航行或操纵失误，极易发生船撞桥事故，造成船损桥毁的后果。虽然东海大桥建成通车后尚未发生过船撞桥事故，但已多次出现船撞桥险情。据统计，东海大桥共发生船撞桥险情43起，其中23起发生在东海大桥建设期间。
近年来，国内多家机构开展了东海大桥防船撞研究。上海市深水港工程建设指挥部大桥分指挥部等[2]提出非通航孔防撞设施的管理方法；王君杰等[3]提出船舶碰撞东海大桥的概率及应对措施。已往的研究已经明确东海大桥所存在的船舶碰撞风险，但对大桥非通航孔桥墩具体防碰撞能力的研究尚不多。
本文采用空间有限元分析软件Midas Civil和截面能力计算软件UCFyber对东海大桥非通航孔桥墩的防碰撞能力进行计算，评估其所存在的碰撞风险，并提出相应的防范措施和建议。
1东海大桥通航安全现状与分析
1.1通航能力与防撞措施
东海大桥由南向北依次有4个通航孔（其中2#通航孔为主通航孔），设计船舶通过能力为5 000吨级。各通航孔通航标准和防撞设施设计情况见表1。
除4个通航孔外，占东海大桥总长度90%的桥区（共有桥墩394组，均未设置防撞装置）水域为非通航水域。目前划定东海大桥东西两侧各1 000 m内水域为安全水域，禁止船舶锚泊，并在沿桥轴线两侧各1 000 m处设置了晚上能发出灯光的24个警戒灯浮。
1.2通航水域船流密度和船舶航行规律
1.2.1船流密度
根據洋山港海事局对2015年1—8月通过东海大桥的船舶日均流量统计：8月的日均流量最多，为
209艘次；2月的日均流量最少，为126艘次；全年日均流量为175艘次。
通过东海大桥的船舶主要有普通货船、客船、集装箱船、危险品船、渔船、工程船、公务船等，其中普通货船通航量占40%左右，渔船占20%左右，危险品船占5%左右。
1.2.2船舶航行规律
根据船舶流量统计结果可知，小型船舶顺流航行可以降低成本，因此最大船舶流量集中在芦潮港高潮后的2.5～3.0 h，以自西向东行驶为主。在低潮后的4 h后，以自东向西行驶为主，每小时可达30多艘次（多数为顺流过桥）。通航船舶类型以500吨级以下的小型船舶为主（约占90%）。根据船舶类型和航线的差异，分别从1#，2#，3#通航孔通过。
